七号信令系统
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1.1 共路信令的概念和特点我们已经知道,数字蜂窝移动通信系统由NSS 、BSS 、OSS 三大子系统和MS 组成,但这只是根据功能划分的物理上的组合,大多数功能是分布在不同的设备中的,这样在执行任务时就需要交换信息,协调动作。
在通信系统中,我们把协调不同实体所需的信息称为信令。
信令系统指导系统各部分相互配合,协同运行,共同完成某项任务。
GSM 系统采用七号信令系统,让我们先对七号信令系统做一简单回顾。
七号信令系统即CCS7信令系统,也就是说七号信令系统首先是共路信令系统。
那么您还记得什么是共路信令吗?1.1.1 共路信令的概念信令信道和业务信道完全分开,在公共的数据链路上以消息的形式传送所有中继线和所有通信业务的信令信息,这就是共路信令系统的基本特征。
也许图1-1会有助于您理解: 交换网络交换网络信令设备信令设备公共控制公共控制交换机A交换机B 话路数据链路图1-1 共路信令系统CCS7信令消息实际上就是通信网上各节点(比如交换机)控制处理器之间通信的数据分组,在线路(信令链路)上以分组交换的原理传送信令,因此CCS7信令网本质上为数据通信网,是一种特殊的分组交换网,它形成了一个独立的七号信令网。
在2M 一次群数字中继传输线路上,采用其中的一个时隙(64kbps ,TS0除外)作为信令信道,我们一般称为信令链路。
大部分时隙作为业务信道,比如传送话音信息时我们称为话路。
当然在模拟传输线路上也可以传送七号信令,它借助MODEM 发送信令消息,典型速率为2400bps 和4800bps 。
1.1.2 共路信令系统的特点和随路信令系统相比,共路信令系统具有以下优点:●信道利用率高 ●信令传送速度快 ●信令容量大 ●应用范围广泛,可支持ISDN 、移动通信、智能网等业务 ●信令网与通信网分离,便于维护和管理 ●可方便地扩充新的信令规范,适应未知业务发展 ●但这些优点也对共路信令系统提出一些特殊要求: ●信令链路利用率高,信令链路必须有极高的可靠性 ●信令系统须具有完备的信令网功能和安全性措施 ● 信令畅通并不意味着话路畅通,共路信令系统应具有话路导通检验功能1.2 CCS7信令网信令网是逻辑上独立于通信网,专门用于传送信令的网络,只有共路信令系统才有信令网的概念。
七号信令基础第1章 GSM信令系统简介我们已经知道,数字蜂窝移动通信系统由NSS、BSS、OSS三大子系统和MS组成,但这只是根据功能划分的物理上的组合,大多数功能是分布在不同的设备中的,这样在执行任务时就需要交换信息,协调动作:分散的设备需要相互配合才能完成某项任务,设备或各个子系统之间必须通过各种接口按照规定的协议实现互连。
在通信系统中,我们把协调不同实体所需的信息称为信令。
信令系统指导系统各部分相互配合,协同运行,共同完成某项任务。
GSM系统中,信令消息具体体现在接口的协议和规范上,我们先从子系统互连和接口的分层模式来说明GSM系统中主要协议的结构和相互关系。
1.1 接口和协议接口代表两个相邻实体之间的连接点,而协议是说明连接点上交换信息需要遵守的规则。
两个相邻实体要通过接口传送特定的信息流,这种信息流必须按照一定的规约,也就是双方应遵守某种协议,这样信息流才能为双方所理解。
不同的实体所传送的信息流不同,但其中也可能有一些共同性,因此,某些协议可以用在不同的接口上,同一接口会用到多种协议。
图1-1表示了在无线接口(Um接口)上存在的不同协议,其中SS规程用于移动台对HLR设置补充业务的参数;MM和CM用于移动台和MSC/VLR之间交换用户移动性管理信息和通信接续信息;RR用于移动台和BSC之间交换无线资源分配信息。
图1-1通过无线接口的各种协议一种协议在传送过程中可以通过若干个接口,例如上述MM和CM协议在移动台传送到MSC/VLR过程中至少要通过无线接口、Abis接口和A接口。
图1-2表示了GSM 系统的信令结构,横向是根据物理的设备从最左边移动台开始顺次接入系统的各种系统的各种地面设施;纵向对应于各个功能层面,从最低的传输层开始,逐步到各种高层面。
MS BTS BS C MS C/VLR HLR GMS C 传输层RRMMCM图1-2 GSM 系统的信令结构让我们先来看无线接口,它们涉及到GSM 系统中的许多重要协议。
七号共路信令系统1概述1.1七号信令的优点和随路信令相比较,作为更适合于数字通信网的七号信令,具有以下显著优点:-信道利用率高。
一条七号链路理论上可以为数以万计的话路提供服务,即使充分考虑冗余量之后,所服务的话路数目仍可以达到2000到3000条左右。
与之形成鲜明对比的是,随路信令中,一个复帧(含16帧)的15个T S16时隙(首帧的T S16用于复帧同步)仅能传送480(16*30)条话路的信息。
-传递速度快。
七号信令直接采用数字形式传送信息,4个比特就能表示一位数字,大大优于随路信令。
-信令容量大。
七号信令采用消息形式传送信令,编码十分灵活;消息最大长度为272个字节,内容也非常丰富,是随路信令所不能比拟的。
-应用范围广。
七号信令不但可以传送传统的电路接续信令,还可传送各种与电路无关的管理、维护和查询等信息,是I S D N、移动通信和智能网等业务的基础。
-由于信令网和通信网相分离,便于运行维护管理。
-技术规范可以方便地扩充,可适应未来信息技术和未知业务发展的要求。
1.2七号信令的系统结构七号信令的通用性决定了整个系统必然包含着许多不同的应用功能,而且结构上应该能够灵活扩展,因此它的一个重要特点就是采用模块化功能结构,以实现一个框架内多种应用的并存。
任何一种具体应用都只用到系统的一个子集。
具体地说,七号信令可分为四个功能级:消息传递部分(M T P)分为三级,各个用户部分(U P)并列于第四级,如图1所示。
其中缩写词意义如下:M T P――消息传递部分(M e s s a g e T r a n s f e r P a r t)S C C P――信令连接控制部分(S i g n a l l i n g C o n n e c t i o n C o n t r o l P a r t)T U P――电话用户部分(Te l e p h o n e U s e r P a r t)I S U P――I S D N用户部分(I S D N U s e r P a r t)T C A P――事务能力应用部分(T r a n s a c t i o n C a p a b i l i t y A p p l i c a t i o n P a r t)O M A P――操作维护应用部分(O p e r a t i o n a n d M a i n t e n a n c e A p p l i c a t i o n P a r t)M A P――移动应用部分(M o b i l e A p p l i c a t i o n P a r t)I N A P――智能网应用规程(I n t e l l i g e n t N e t w o r k A p p l i c a t i o n P r o t o c o l)图1 七号信令的系统结构1.3七号信令的消息格式七号信令共有三种信号单元:消息信号单元(M S U-M e s s a g e S i g n a l U n i t)、链路状态信号单元(L S S U-L i n k S t a t u s S i g n a l U n i t)和填充信号单元(F I S U-F i l l-I n S i g n a l U n i t)。
简述七号信令系统的原理及应用大连工业大学通信102班07号毛逸菲2013年5月20日星期一摘要:本文详细介绍了七号信令系统的特点、应用范围等七号信令系统的概念,七号信令网的功能和组成等概念,简要分析了七号信令的应用。
关键词:七号信令、七号信令网、七号信令应用一、No.7信令系统信令是通信网的神经系统,是在通信网的各节点(交换机、用户终端、操作中心和数据库等)之间传送控制信息,以便在各设备之间建立和终止连接,达到传送通信信息的目的。
公共信道信令技术的基本特征是将话音信道与信令信道分离,在单独的数据链路上以信令消息单元的形式集中传送若干话路的信令信息。
No.7信令是局间公共信道信令,应用于数字通信网络,它不但适用于电话、数据、移动电话业务,而且适应于综合业务数字网(ISDN)中多种业务的要求。
No.7信令系统是一种国际性的标准化的通用公共信道信令系统,可用于传送电话网、综合业务数字网的局间信令,还可支持智能网业务和移动通信业务。
1.1 No.7信令系统的特点a.使用公共信道传送信令,利用分组交换技术,确保信令可靠传输。
b.采用可变信令单元,信令传输速度快,呼叫建立时间短,能满足现在和将来传送呼叫控制、遥控、维护管理信令及处理机之间事务处理信息的要求。
c.信令容量大,且易随需要改变,可适应各种新业务的要求,可提供多种网络集中服务信令。
d.采用功能模块化,使用方便,易扩展。
e.应用范围广,适用于各种网络的互联。
1.2 No.7信令系统的应用a.电话网的局间信令(国际和国内)。
b.电路交换数据网的局间信令(国际和国内)。
c.传送综合业务数字网(ISDN)的局间信令。
d.各种集中维护、管理中心的信息传递业务。
e.智能网业务。
f.传送移动通信网中与用户移动有关的各种控制信息。
1.3 中国No.7信令系统结构七号信令系统由消息传递部分(MTP)和多个不同的用户部分(UP)组成,主要包括电话用户部分(TUP)、数据用户部分(DUP)和其他用户部分等。
七号信令原理一、七号信令系统概述1、什么是信令信令是通信设备(包括用户终端、交换设备等)之间传递的除用户信息以外的控制信号。
在通信网中,除了传递业务信息外,还有相当一部分信息在网上流动,这部分信息不是传递给用户的声音、图像或文字等与具体业务有关的信号,而是在通信设备之间传递的控制信号,如占用、释放、设备忙闲状态,被叫用户号码等,这些都属于控制信号。
2、信令的概念在数字蜂窝移动通信系统由NSS、BSS、OSS三大子系统和MS组成,但这只是根据功能划分的物理上的组合,大多数功能是分布在不同的设备中的,这样在执行任务时就需要交换信息,协调动作:分散的设备需要相互配合才能完成某项任务,设备或各个子系统之间必须通过各种接口按照规定的协议实现互连。
在通信系统中,我们把协调不同实体所需的信息称为信令。
信令系统指导系统各部分相互配合,协同运行,共同完成某项任务。
GSM系统中,信令消息具体体现在接口的协议和规范上。
3、信令的分类按照工作区域:用户线信令:用户终端与交换机之间传递的信令局间信令:交换设备之间传递的信令按照信令的传送方式:随路信令(CAS):信令信息在对应的话音通道上传送,或者在与话音通道对应的固定通道上传送(如数字线路信号)共路信令(CCS):信令信息在专门的高速数据通道上传送4、信令传送介质之E1线介绍E1工作模式(clear channel)当工作在E1方式时,它相当于一个不分时隙、数据带宽为2.048 Mbit/s的接口cE1工作模式(channelized)当工作在cE1方式时,它在物理上分为32个时隙,对应编号为0~31。
其中的31个时隙可以被任意地分成若干组(时隙0用于传送帧同步信号,不能被捆绑),每组时隙捆绑以后作为一个接口(channel-set)使用5、信令网7号信令网是电信网中用于传输No.7信令消息的专用数据网它由信令点SP、信令转接点STP和信令链路Link组成信令网是独立于电话网的一个支撑网,我国No7信令网由三级结构组成 高级信令转接点HSTP低级信令转接点LSTP信令点SP两个信令点SP、STP之间通过链路建立起通路6、信令点和信令转接点信令点:信令网上产生和接收信令消息的节点,是信令消息的起源点和目的点源信令点(OPC):生成信令消息的信令点目的信令点(DPC):信令消息发往的信令点信令转接点:若某信令点既非信令源点又非目的点,其作用仅是将从一条信令链路上接收的消息转发至另一条信令链路去,则称该信令点为信令转接点。
No.7共路信令系统1.1No.7信令系统的基本结构MTP(消息传递部分)SCCP(信令连接控制部分)TUP(电话用户部分)ISUP(ISDN用户部分)TCAP(事务处理能力应用部分)OMAP(操作维护应用部分)INAP(智能网应用部分)MAP(移动应用部分)图1.1-1 No.7功能模型图1.MTP部分又分为MTP1,MTP2,MTP3分别对应OSI七层协议中的第1,2,3层,MTP1为信令数据链路级,相当于OSI的L1物理层,主要是数据的双向传输通路,它包含数字传输通路及信令终端设备,数字传输通路采用64kb/s基本速率;MTP2为信令链路级,相当于L2链路功能级,这一级在ZXJ10的COMM板实现为两个直接连接的信令点之间进行可靠的信令消息传递而提供信令链路,主要功能为:信令单元定界与定位,差错检验及纠错、信令链路监视和流量控制;MTP3为信令网功能,它与扩展功能级SCCP合并为OSI第三层功能级,这一层主要功能是信令消息处理与信令网络管理。
由于MTP层寻址只限于节点间传递,只可实现无连接的消息传递,因此它不能提供面向连接业务和全局寻址,所以在MTP3上又增加了一层SCCP功能层,SCCP是对MTP的功能补充,可向MTP提供用于面向连接等功能。
另外,SCCP还可提供GT全局寻址功能,利用这一功能在消息源点或在STP点SCCP将GT译成DPC+SSN。
(DPC为目的地信令点编码,SSN为本地识别SCCP用户的子系统号码)2.TUP部分属于No.7第四级功能,主要实现PSTN有关电话呼叫建立和释放,同时又支持部分用户补充业务。
3.ISUP部分也属于No.7第四级功能,支持ISDN中的话音和非话音业务。
4.TCAP部分,这部分是位于业务层和SCCP之间的中间层,但属于OSI七层协议的第七层,TCAP用户目前包括了OMAP,MAP,INAP三大部分,TCAP具有应用层规约和功能,不具备4~6层的规约和功能。
因此TCAP所包括的业务都直接采用SCCP 支持功能。
1.2No.7信令的基本消息格式No.7信令方式采用不等长的单个信令单元消息传送各种消息,它主要由MTP处理控制消息的传递。
No.7信令单元规定的三种信令单元MSU、LSSU和FISU如图1.2-1、图1.2-2及图1.2-3所示。
图1.2-1 MSU消息信令单元(LI>2)1,2)图1.2-2 LSSU链路状态信令单元(LI=图中MSU:消息信令单元(Message Signal Unit),用来运载高层(用户部分或信令网管理功能)产生的信令消息。
LSSU:链路状态信令单元(Link State Signal Unit),用来传递链路状态信息。
FISU:填充信令单元(Fillin Signal Unit),在无MSU和LSSU可发时,用以使链路维持同步工作状态。
BIB:后向指示语比特(Backward Indicating Bit)BSN:后向顺序号码(Backward Seqnence Number),范围:0—127FIB:前向指示语比特(Forward Sequence Bit)FSN:前向顺序号码(Forward Seqnence Number),范围:0—127CK:检验位(Check bits),差错检测,采用循环冗余校验码(CRC)的方法。
F:标志码(Flag),信令单元的开始和结束标志,编码为01111110。
LI:长度指示语(Length Indication),信令单元净荷长度,即LI之后,CK之前的8位位组数目,编码范围0—63,当8位位组长度大于62时,取值63。
SF:状态字段(State Field),用于两端交换链路的状态信息;当采用一个八位位组时,其高5位比特为备用,低3位的编码为:0 0 0 失去定位(SIO)0 0 1 正常定位(SIN)0 1 0 紧急定位(SIE)0 1 1 业务中断(SIOS)1 0 0 处理机故障(SIPO)1 0 1 链路忙(SIB)SIO:业务信息八位位组,可分为业务表示语(SI,低4比特)和子业务字段(SSF,高4比特),SI的编码:0 0 0 0 信令网管理消息0 0 0 1 信令网测试和维护消息0 0 1 0 备用0 0 1 1 信令连接控制部分(SCCP)0 1 0 0 电话用户部分(TUP)0 1 0 1 ISDN用户部分(ISUP)0 1 1 0 数据用户部分(与呼叫和电路有关的消息,DUP)0 1 1 1 数据用户部分(性能登记和撤销消息,DUP)其它备用SSF的编码,低两位备用,置0,高位比特如下:0 0 国际网络0 1 国际备用1 0 国内网络1 1 国内备用(一般用于14位信令点编码)SIF:信令信息字段(Signal Field),运载高层发送的信号信息,可能有信令网管理消息和用户部分消息(如TUP、ISUP),最大长度272个八位位组。
以上除SIF、SIO字段外,其他均为MTP第二级处理。
1.3信令链路功能1.3.1信令单元定界信令单元的开始和结束由标志码标识,标志码的编码为01111110,结尾的标志码通常又是下一个信号单元的开始标志码。
在链路负荷较重时,允许只发送标志码来维持链路同步,而不用发送FISU。
为避免在信令单元内部信息传输时出现相同的编码(伪标志码),采用0比特插入的方法,在发送端,如果检测到非标志码内容已经连续发送了5个1,就在其后插入一个0;在接收端,如果检测到非标志码内容已经连续接收了5个1,就去除后面的一个0。
1.3.2信令单元定位在正常情况下,信令单元的长度有一定的限制且为8比特组的整数倍,另外在删0之前不应出现大于6个连1;如果不符合以上情形,就认为信令单元失去定位,要舍弃收到的信令单元,并由信令单元差错率监视过程进行统计。
如果收到指示m+7个八位位组或7个连1的信息,则进入八位位组计数方式;其中m+7个八位位组是指信令单元超过了长度限制,信令单元最多只能有m+6个八位位组,m是SIF 字段允许的最大长度,最多可达272个八位位组,6是FIB、FSN、BIB、BSN、LI、CK、SIO部分的八位位组长度;由信令单元定界部分的描述可知,信令单元内删0前不应该出现7个连1。
进入八位位组计数方式后,每收到16个八位位组,就向信令单元差错率监视过程(SUERM)和定位差错率监视过程(AERM)发送消息,表示收到错误的信令单元。
另外还要进行比特计数,比特计数是在删0以后进行,统计开始标志码和结束标志码之间的比特数,比特数应是8的整数倍N,且满足:5≤N≤m+6,5是标志码之间最少应具有的八位位组数(如FISU消息);如果比特数不正常,应舍弃收到的所有比特,并判别是否处于八位位组计数方式,如未处于八位位组计数方式,则向SUERM和AERM发送消息,表示收到错误的信令单元;如处于八位位组计数方式,进入八位位组计数流程。
1.3.3差错检测由于传输信道存在干扰会使信令消息发生差错,对于差错的检测NO.7采用循环冗余校验码(CRC)的方法。
循环冗余校验码的原理是将要发送的信号比特序列经过一些操作后除以一生成多项式,得到的余数取反就是校验位;在接收端所收到的信号比特(包括校验位)经过相似的操作后除以同一生成多项式,在无差错的情况下,所得余数应为0001110100001111,否则认为接收信令单元错误,舍弃该单元。
生成多项式为X16+X12+X5+1,具体的计算方法不再赘述。
1.3.4差错校正NO.7信令系统提供两种差错校正方法:基本方法和预防循环重发方法(PCR);一般陆路传输时延小于15ms,采用基本方法,卫星传输等时延大于15ms,采用PCR方法。
差错校正功能由FSN、FIB、BSN、BIB等4个标志完成。
1、基本方法:一种非互控肯定、否定证实的重发纠错方法,非互控指信令单元可连续发送,不需等待上一个单元的肯定证实,FSN指示正在发送的信令单元序号;肯定证实指示已正确接收的信令单元序号,也可以表示该序号之前的多个单元被正确接收,已被肯定证实的单元被从缓冲区中清除,被肯定证实的信令单元序号由BSN标识;发送FISU时所有部分与上一单元保持一致;否定证实是指该BSN所标识的序号之后的单元没有正确接收(不包括该序号)需要重发,此时将BIB反转,对端收到该信息后根据要求顺序重发单元并将FIB反转。
注意:未被肯定证实的信令单元最多127个,即至少有一个FSN序号未被分配。
在初始化时:FIB=1、BIB=1、FSN=127、BSN=127。
举例:以下情况将确认有链路故障并通知第三级:1、收到3个连续的信令单元中检测出2个BSN错误。
2、收到3个连续的信令单元中检测出2个FIB错误。
3、证实定时器(T7)超时:在重发缓冲器仍有未被未被证实的信令单元,但在T7时间内未收到新的证实。
T7定时为0.5--2秒,建议值2秒。
信令单元发送优先级:1、链路状态信令单元。
2、未得到证实和收到否定证实的信令单元。
3、新的信令单元。
4、填充信号。
5、标志码。
2、PCR方法:一种非互控前向纠错方法,只采用肯定证实,FIB、BIB不再配合使用;每个单元被顺序发出同时在缓冲区暂存,序号由FSN标识,由接收的BSN来肯定证实哪些单元被准确接收,已被肯定证实的单元从缓冲区中清除,没有收到肯定证实的单元在无新的MSU单元发送时将自动依次重发,重发过程中如有新单元发送请求,优先发送新单元。
为使PCR更完善,还采用强制重发过程,设置两个门限值来判断链路负荷情况:N1:缓冲区中未被证实的消息单元数。
建议值:127。
N2:缓冲区中准备重发的单元的八位位组数。
如果两个参数有一个达到门限,则停止新单元的发送,优先发送重发单元,直到两个参数均低于门限,则进入正常过程。
举例:以下情况将确认有链路故障并通知第三级:1、到3个连续的信令单元中检测出2个BSN错误。
2、证实定时器超时。
PCR方法时T7应不小于0.8秒。
信令单元发送优先级:1、链路状态信令单元。
2、启动强制重发过程后存储在重发缓冲器中的准备重发的信令单元。
3、新的信令单元。
4、还未证实的信令单元。
5、填充信号。
6、标志码。
1.3.5初始定位信令链路首次启用或故障后恢复将进行初始定位,过程包括:空闲、未定位、已定位、验收。
根据验收周期的不同,分为正常定位和紧急定位,定位方式的选择由MTP第三级确定。
初始定位过程如下:其中:SIOS:业务中断;用于指示信令链路不能发送和接收任何链路信号。
SIO:失去定位;用于启动信令链路并通知对端本端已准备好接收任何链路信号。
SIN:正常定位;用于指示已接收对端发来的SIO且已启动本信令终端,通知对端启动正常验收过程。
SIE:紧急定位;用于指示已接收对端发来的SIO且已启动本信令终端,通知对端启动紧急验收过程。